[发明专利]一种旋风分离装置及基于该装置的旋风分离系统

说明书

技术领域

本发明属于旋风分离装置技术领域，具体为一种旋风分离装置及基于该装置的旋风分离系统。

背景技术

旋风分离装置是一种通过高速旋转的气流所产生的离心力将气固混合物进行分离的装置。旋风分离装置具有结构简单、制造成本低、分离效率高、维修方便、使用寿命长的特点，广泛应用于能源、环保、化工、冶金、制药等行业，在国民经济中发挥着重要作用。目前，常用的气固旋风分离装置一般由掺混气流进口、排气管、分离室、分离室下方的锥体筒、灰斗和料腿组成。

对旋风分离装置内气体和固体颗粒流动特征、浓度分布和压损的详细研究发现：绝大部分的含尘气流进入分离室后将沿壁面向下螺旋运动，形成富含固体颗粒的外旋涡；外旋涡气流到达旋风分离装置底部附近时，净化后的气体沿分离室中心轴线螺旋向上运动，形成含尘量非常低的内旋涡并最终沿着排气管排出。分离室中心区的气体比较清洁，甚至可以达到直接排放的指标要求。目前使用的旋风分离装置大都没有对分离室中心区的洁净气流进行处理，而是任由内旋涡里气流在旋风分离装置内流动，从而形成了无用的压力损失。显然这种压力损失属于无效的压力损失，增加了分离室甚至是整个气固处理系统的压力损失，降低了旋风分离装置的性能，缩短了分离装置使用寿命。因此需要在保证分离效率的前提下，通过对旋风分离装置结构的改进和优化达到降低分离装置压损、减少旋风分离器中心区内旋涡处较洁净气体形成的无效压损的效果。

发明内容

本发明的目的在于降低旋风分离装置压损，减少分离室中心区内旋涡处较洁净气体形成的无效压损，提供一种旋风分离装置及基于该装置的旋风分离系统。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：一种旋风分离装置，包括掺混气流进口、排气管、分离室、分离室下方的锥体筒、灰斗和料腿。

所述掺混气流进口的上平面为水平平面，掺混气流进口的下平面为上倾斜面，气流进口逐渐变小。这种结构使掺混气流进口下部的大量气流产生了斜向上的速度，阻止含尘气流直接进入排气管逃逸。掺混气流进口的顶部为水平方向，一方面是由于掺混气流进口上部的气流量小；另一方面是在提高气体利用率的同时需要考虑具有斜向上速度的旋转含尘颗粒会对筒体顶部内壁面形成强大冲击，磨损设备，降低寿命。

在旋风分离装置中设有与分离室同轴的螺旋叶片，螺旋叶片的上端固定在分离室的顶部，螺旋叶片上部的第一个叶片的位置低于排气管。在旋风分离装置中心轴位置安装的螺旋叶片，破坏了内旋涡中气体的流动方向、减弱了内旋涡的强度、减小了内旋涡的几何范围，降低了内旋涡产生的无效压损。

本发明所述掺混气流进口的下平面与水平方向的夹角为10°至25°。

本发明所述螺旋叶片的螺距为分离室的高度的0.2-0.3倍。螺旋叶片的上端距分离室的顶部的距离为分离室的高度的0.5-0.6倍，螺旋叶片的下端不超过锥体筒的顶部，螺旋叶片的外径为分离室的直径的0.3-0.4倍，螺旋叶片的内径为分离室的直径的0.2-0.3倍。将螺旋叶片安装在内旋涡和外旋涡交接处，一方面可以提供足够的面积与内旋涡中的气流接触，并改变气流的运动方向；另一方面使其尽可能远离外旋涡，避免螺旋叶片对分离室近壁面的高浓度固体颗粒和携带气体产生影响，造成分离效率降低。

基于所述旋风分离装置的旋风分离系统，包含所述旋风分离装置、供气系统、物料供给系统、管道系统、传感系统、除尘系统和工控机。

空压机通过气体输送管路与含尘混合气流输送管路连接；空压机的出气口处设有电动阀。空压机提供系统运行所需气源，通过控制电动阀获得所需气量。气体输送管路上依次设有压力传感器、温度传感器、固体颗粒进口和流量传感器。固体颗粒进口与固体颗粒给料机的出料口连接，固体颗粒给料机可以根据实验需要调节给料速度，获得不同的颗粒给料量。温度传感器和流量传感器，可以获得不同给气和给料条件下气体输送管道内气固两相流动的状态数据。压力传感器可以获得旋风分离装置的气流进口处的压力。

含尘混合气流输送管路与所述旋风分离装置的气流进口连接。

含尘混合气流输送管路的下端安装排渣阀，实验结束时，通过开启排渣阀，将系统管路内的固体颗粒收集清理。

所述旋风分离装置的排气管通过管道与除尘设备连接，保证从旋风分离装置的排气管排出的气体达到大气排放标准的要求。

空压机、电动阀、固体颗粒给料机、压力传感器、温度传感器、流量传感器和除尘设备通过各自的变送模块与工控机连接，由工控机控制。

所述气体输送管路和含尘混合气流输送管路由有机玻璃制造。

所述除尘设备为布袋除尘器。